Розрахунок радіоприймального пристрою цифрової системи передачі інформації (стр. 2 из 3)

Проміжна частота вибирається вищою максимальної частоти сигналу, а частота гетеродину – ще вищою. Тому гетеродин працює на достатньо високих частотах і повинні бути пред’явлені підвищені вимоги до його стабільності – в цьому другий недолік такої схеми. Ці вимоги можуть бути виконані, якщо в якості використовується синтезатор частоти з опорним кварцовим генератором. Бажано також використовувати кварцові фільтри в ППЧ. В приймачах цього типу також можливе застосування подвійного перетворення частоти – при цьому вимоги до фільтрів ППЧ знижуються.

Рисунок 2.1 – Детекторний приймач без ПЗЧ

ВП – вхідний пристрій, Д – детектор, BF – відтворюючий пристрій

Рисунок 2.2 – Детекторний приймач з ПЗЧ

ВП – вхідний пристрій, Д – детектор, ВП – відтворюючий пристрій, ПЗЧ – підсилювач звукової частоти

Рисунок 2.3 – Приймач прямого підсилення

ВП – вхідний пристрій, Д – детектор, ВП – відтворюючий пристрій, ПЗЧ – підсилювач звукової частоти.

Перехід від аналогового сигналу до цифрового може виконуватись як по сигналу з виходу підсилювача сигнальної або проміжної частоти, так і по сигналу з аналогового детектора. При цьому важливе значення має вид параметра, що піддається аналого-цифровому перетворенню.

Розглянемо радіосигнал, який можна представити у вигляді

,

де uc(t) – сигнальна складова вхідого поцесу

uш(t) – шумова складова вхідного процессу

– амплітуда сигналу

– фаза сигналу

– центральна частота спектру

При відомій частоті

вхідний процес також повно описується за допомогою комплексної огинаючої.

Аналого-цифрове перетворення являє собою дискретизацію за часом і квантування за рівнем, яким піддається вхідний сигнал. Але при цьому спектр вхідного процесу повинен цілком розміщуватись в одній із спектральних зон k/2Tд, де k=0,1,…, Tд – період дискретизації. В цьому випадку спектр дискретних відліків процесу

в першій спектральній зоні повністю відповідає вхідному (початковому) спектру, тому за дискретними відліками можна без викривлень відновити неперервний процес . В іншому випадку спектр при дискретизації викривлюється.

Для подавлення спектральних складових вхідного процесу поза спектральною зоною цей процес перед дискретизацією пропускають через аналоговий смуговий фільтр з високим коефіцієнтом прямокутності. Нерідко для зниження необхідної швидкодії АЦП вхідний процес гетеродинують в область частот першої спектральної зони. В цьому випадку для запобігання викривлень спектра по дзеркальному каналу смуговий фільтр з високим коефіцієнтом прямокутності застосовують перед гетеродинуванням.

Обробку отриманих таким чином відліків називають обробкою миттєвих значень.

В іншому способі цифрової обробки аналого-цифровому перетворенню піддаються квадратурні складові С(t) і S(t), які можна отримати множенням вхідного процесу

на два квадратурних гетеродинних коливання з частотою і наступною фільтрацією низькочастотних складових результатів перемноження за допомогою ФНЧ. Схема реалізації даного способу представлена на рисунку 2.4.

Рисунок 2.4 – Функціональна схема формування комплексного сигналу за допомогою квадратурного генератора

В розглянутому способі відсутня необхідність застосування фільтра з високим коефіцієнтом прямокутності. Однак спектр квадратурних складових повинен цілком розташовуватись в першій спектральній зоні. Для забезпечення цієї умови може знадобитись ФНЧ з високим коефіцієнтом прямокутності. Відліки квадратурних складових можна також отримати шляхом дискретизації вхідного процесу

в моменти часу, що зсунуті один відносно одного на четверть періоду коливання з частотою .

Обробку квадратурних складових називають обробкою комплексного сигналу. Зазвичай для такої обробки необхідна більш складна цифрова частина, але більш проста аналогова ( смуговий фільтр з високим коефіцієнтом прямокутності складніше ФНЧ). При цьому іноді дещо підвищуються характеристики обробки.

Обробка квадратурних складових рівноцінна (не враховуючи технічну реалізацію) обробці амплітуди і фази вхідного процесу, тобто амплітудно-фазовій обробці. У ряді випадків відмовляються від використання інформації, закладеної в амплітуді і оброблюють лише відліки фази.

3. Розробка структурної схеми радіоприймального пристрою

Скориставшись даними таблиці, що описує основні характеристики приймачів вибрано супергетеродинну схему приймача. Оскільки серед інших, наприклад, приймач прямого підсилення або надгенеративний, дана схема забезпечує найкращі параметри. Такі як смуга пропускання, чутливість, стабільність роботи та ймовірність похибок при заданому відношенні сигнал/шум. Також вирішено застосовувати одиничне перетворення частоти, оскільки подвійне (та більша кількість перетворень) застосовуються для більшого коефіцієнта подавлення по дзеркальному каналу, підвищення селективності, а для даного типу приймача такі вимоги не є суттєвими. Також даний приймач володіє достатньо хорошим значенням чутливості 4,644·10-9 (В).

Тому можна розробити структурну схему даного приймача (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Структурна схема радіоприймального пристрою

ВК – вхідне коло, ПСЧ – підсилювач сигнальної частоти, ЗМ – змішувач, Г – гетеродин, ППЧ – підсилювач проміжної частоти, Х – перемножувач, S0, S1 – опорні сигнали, ФНЧ – фільтр нижніх частот, АЦП – аналого-цифровий перетворювач, ЦСП – цифровий сигнальний процесор, МП –мікропроцесор, СЧ1,2 – синтезатори частот, ПЕОМ – персональна електронна обчислювальна машина

Вхідне коло – це частина радіоприймального пристрою, що зв’язує антенно-фідерну систему із входом першого каскаду, у нашому випадку це підсилювач сигнальної частоти. Вхідне коло може бути представлене пасивним лінійним чотириполюсником, що складається з одного або декількох селективних елементів, настроєних на фіксовану частоту. Вхідне коло призначене для узгодження опору антени з вхідним опором першого каскаду ПСЧ, а також для попередньої частотної вибірковості сигналу.

Підсилювач високої частоти призначений для підсилення сигналу за потужністю, попередньої частотної вибірковості та зменшення коефіцієнта шуму приймача.

Змішувач та синтезатор частоти утворюють перетворювач частоти. Це виконується для лінійного перенесення спектра сигналу в область більш низьких (проміжних) частот. Перетворення частоти сигналу призводить до забезпечення достатнього підсилення за амплітудою і забезпечення достатньої частотної вибірковості.

Завданням підсилювача проміжної частоти є підсилення сигналу за напругою та частотна вибірковість.

Наступний елемент схеми, що включає перемножувачі, синтезатор частоти, фазообертач та фільтри низької частоти, утворює схему формування комплексного сигналу. При цьому СЧ налаштовується на частоту вхідного сигналу і виділяє комплексну обвідну сигналу. Загальне призначення синтезатора частоти – це перетворення двійкового вхідного коду в гармонійне або імпульсне коливання з відповідною частотою, що відповідає коду. В СЧ використовується один кварцовий генератор з високою стабільністю частоти. Оскільки необхідно отримати синусоїдальний та косинусоїдальний сигнали з виходу одного генератора, то необхідно включити фазообертач на 900. ФНЧ пропускають коливання з різницевою частотою і подавлюють сумарну паразитну частоту спектра.

Аналого-цифровий перетворювач перетворює відповідне значення напруги аналогового сигналу у цифрове значення (1 або 0), тобто відбувається дискретизація у часі та квантування за рівнем вхідних аналогових сигналів.

Цифровий сигнальний процесор здійснює обробку прийнятих від АЦП сигналів, здійснюючи, таким чином, ще й операції детектування та демодуляції.

Мікропроцесор керує синтезаторами частоти, один з яких призначений для перетворення частоти сигналу, а інший для формування комплексного сигналу. МП аналізує та задає необхідні частоти синтезаторам частоти.